菌根真菌在喀斯特森林土壤碳循环中的作用研究

Forest soil respiration is an important part of the soil respiration in terrestrial ecosystems，the dynamic changes of which has a significant impact on the total emission of atmospheric CO2. China's southwest Karst area is located in the low latitude tropical and subtropical climate, this region has abundant rainfall and heat resources. Microbial processes and chemical processes of the soil in this region are very active, because of natural background and the special geological conditions. So the forest soil respiration and soil carbon sequestration effect in this region is very strong. Mycorrhizal fungi as an important component of soil ecosystem, can not only transfer the photosynthesis of plants to underground, also release CO2 to atmosphere through respiration, as a carbon source participate in ecosystem carbon cycle. Although mycorrhizal fungi is in a very critical position in the plant-soil interface, but their influence on soil carbon cycling is often ignored. At present, mycorrhizal respiration in the karst region is still lack of relevant research. In this research, a typical karst area forest of Cyclobalanopsis glauca as research object. Mycorrhizal fungi respiration will be investigated under natural conditions and artificial controlled conditions by using respiratory chamber device. Meanwhile the utilization of the photosynthetic products by mycorrhizal fungi will be researched through using carbon isotope labeling and tree ring cutting method. Through analyze effects of mycorrhizal fungi on soil carbon cycle in Karst forest, provide a scientific basis for the evaluation of the influence of Karst soil carbon cycle to global change.

森林土壤呼吸是陆地生态系统土壤呼吸的重要组成部分，其动态变化对大气CO2的排放总量具有显著影响。我国西南喀斯特地区地处低纬度热带-亚热带气候区，雨热丰沛，自然背景及特殊的地质条件使其生物过程和化学过程极其活跃，森林土壤呼吸与土壤碳汇效应较为强烈。菌根真菌作为土壤生态系统的重要组成部分，不但能将植物光合作用产物固定在地下，而且通过呼吸作用将CO2释放到大气中，以碳源的形式参与生态系统碳循环。尽管菌根真菌在植物-土壤界面上处于十分关键的位置，但它们对土壤碳循环的影响作用经常被忽视，在喀斯特地区仍缺少相关研究。本研究以典型喀斯特地区青冈栎林为研究对象，利用分室装置测定分析自然条件和人工控制条件下菌根真菌呼吸，同时采用碳同位素标记和树木环割方法，研究菌根真菌对光合产物的利用及土壤碳固定作用，分析菌根真菌对喀斯特森林土壤碳循环的影响。研究结果将为评价喀斯特土壤碳循环对全球变化的影响提供科学依据。

菌根真菌作为土壤生态系统的重要组成部分，不仅能将植物光合产物固定在地下，而且通过呼吸作用将CO2释放到大气中，参与生态系统碳循环。西南喀斯特地区雨热丰沛，森林土壤呼吸较为强烈，然而菌根真菌对土壤呼吸的影响与贡献仍不明确。本项目以典型喀斯特地区青冈栎次生林为研究对象，利用根系分室装置测定自然条件下喀斯特森林土壤各组分呼吸，研究菌根真菌菌丝在喀斯特土壤呼吸中的贡献以及对土壤碳循环的影响，研究土壤干旱条件下菌根真菌菌丝呼吸作用变化；通过接种菌根真菌，研究菌根真菌对植物光合产物的利用和分配。项目研究结果表明，菌根真菌在喀斯特青冈栎次生林土壤呼吸中占有重要作用，土壤总呼吸年平均值4.19umolCO2.m-2.s-1、根系呼吸速率年平均值2.05umolCO2.m-2.s-1、土壤其它微生物呼吸速率年平均值1.37umolCO2.m-2.s-1、根外菌丝呼吸速率年平均值0.77umolCO2.m-2.s-1，各呼吸组分之间存在显著差异。土壤呼吸各组分占总呼吸的比例分别为：根系呼吸占49.10%、土壤其它微生物呼吸占32.64%、菌根菌丝呼吸占18.36%。根外菌丝的呼吸作用受土壤温度、土壤水分含量和空气温度影响显著，土壤干旱显著降低土壤微生物呼吸，其中菌丝呼吸在土壤呼吸中的比值上升；同时，土壤干旱使菌根和微生物呼吸对温度敏感性增加，表明在干旱条件下菌根真菌对喀斯特土壤碳循环的重要性上升。通过苗木接种丛枝菌根真菌试验，发现接种处理苗木比未接种处理的光合速率、蒸腾速率、气孔导度和水分利用效率大，植株地下和地上部分生物量增加，表明接种菌根真菌可促进青冈栎生物量的积累，促进植物对大气二氧化碳的固定。项目研究结果将为评价喀斯特土壤碳循环对全球变化的影响提供科学依据。